Temperatur und Boltzmannverteilung

Versuch

 

Material zur Versuchsanleitung
 
Ein Versuch zur Gasbildung verschieden warmer Salzsäure mit Magnesium zeigt, inwiefern die Reaktionsgeschwindigkeit von der Temperatur abhängt.
  

Video im Zeitraffer

Je 3 mL sehr kalte und sehr warme Salzsäure (c = 1 mol/L) werden gleichzeitig zu einem gleichgroßen Stück Magnesiumband gegeben.

Das entstehende Gasvolumen wird in einer Spritze bestimmt.
Parallel wird mit einer Wärmebildkamera die Temperatur erfasst.

Hintergründe

 

Betrachtung auf submikroskopischer Ebene und Erläuterungen
 
Die Barriere der Aktivierungsenergie und die Maxwell-Boltzmannverteilung erklären, warum nicht jeder Stoß erfolgreich ist.
 
Überträgt man dies prinzipiell auch auf Flüssigkeiten, leitet sich davon eine umfassende Reaktionsgeschwindigkeits-Temperatur-Regel (RGT-Regel) ab.

 Empfehlung

Externer Link: tec-science.de
 
Die Seite erklärt viele komplexe Sachverhalte sehr anschaulich.
Hier zu empfehlen ist der Kurs zur Maxwell-Boltzmann-Verteilung.

Viele der zahlreichen Inhalte ermöglichen Interessierten zudem einen Blick über den Tellerrand der Schulchemie.

 

Folien

Animation und Bilder vergrößert
 
Ein effektiver Stoß mit genügend Energie, ein ineffektiver Stoß mit falschem Winkel und ein zum ineffektiver Stoß mit ungenügender Energie werden im einfachen Modell dargestellt.
 
Daneben findest du alle Abbildungen aus den Materialien

Schlagworte

Reaktionsgeschwindigkeit, Temperatur, Maxwell-Boltzmann, Mindestenergie, Enthalpiediagramm, Aktivierungsenergie, Reaktionsgeschwindigkeits-Temperatur-Regel

Hinweise

Die RGT-Regel wird oft auch in der Biologie für Begründungen genutzt. Aber sie gilt hier natürlich nur für einen begrenzten Temperaturbereich.

Die Stoßtheorie wird um Energiediagramme und die Boltzmannverteilung erweitert. Aktivierungsenergie und Mindestenergie rücken in den Fokus und es gilt nicht nur die Anzahl an "Treffern" zu betrachten, sondern die Anzahl "erfolgreicher Treffer".